月のサンプル採取は高温の課題に直面しており、「嫦娥」には独自の冷却「アーティファクト」が搭載されています。

□ 朱栄寛

5月3日、嫦娥6号探査機は海南省文昌発射センターから長征5号・堯8号ロケットに搭載されて打ち上げられ、月面の裏側からサンプルを採取して帰還する世界初の53日間の旅が始まった。

5月3日に撮影された嫦娥6号探査機と長征5号堯8号ロケットの組み合わせ（出典：新華社）

気温が100度を超える月面を掘削する際、小型の「嫦娥」では放熱面積が十分ではない。このとき、当社が独自に開発した放熱器「昇華水」が光り輝く登場の番です。

では、なぜこの水昇華装置は熱を放散できるのでしょうか?暑い夏に扇風機をつけると、体の汗が蒸発してとても涼しく感じます。

月の表面には空気がなく風も発生しませんが、真空環境では水が蒸発し、凍結後に昇華して大量の熱を奪います。

水昇華装置は主に、多孔質プレート、貯水タンク、給水管、制御弁の 4 つの部分で構成されています。 「嫦娥」の表面温度が高すぎる場合、水昇華装置は作動を開始する信号を受信し、制御弁が自動的に開き、水タンクに貯蔵された水が水管を通って多孔板に流れ込みます。多孔質板の片側が月の真空環境にさらされると、この側付近の水分子はすぐに蒸発し、大量の熱を吸収して「嫦娥」付近の板内の水を凍らせて氷にします。真空環境における圧力は非常に小さいです。氷の中の固体の水分子が拘束力を失うと、簡単に逃げ出し、活性ガスになります。これが昇華です。昇華によりさらに熱が吸収され、「嫦娥」の温度は下がります。普通の 5 キログラムの水が運び去る熱を過小評価しないでください。これにより、嫦娥は灼熱の太陽の下でさらに20時間働くことができるようになる。

昇華放熱の原理は複雑に聞こえませんが、給水と消費水のバランスを確保するのは簡単ではありません。一度に供給される水が多すぎると、凍結する時間がない水が多孔質プレートから噴出します。水の供給量が少なすぎると、氷が十分に凝縮されず、熱を放散できなくなります。

品質第一の責任者として、デザイナーはあらゆる可能性を考慮する必要があります。

嫦娥5号の主任設計者である楊孟非院士が最もよく尋ねる質問は「なぜ」だ。もし誰かが彼の「7つのなぜ」に耐えることができたら、それは彼が技術、製品、プロセスを完全に理解していることの証明です。

「中国の宇宙飛行士が宇宙に行くとき、決して何の問題も持ち込まないだろう。」度重なる拒否権発動や議論により、安全で質の高い計画が磨き上げられ、課題においても革新が図られ、大きなプレッシャーの下で困難を乗り越えてきました。宇宙を探索し、月に到達するための階段を建設するために、数え切れないほどの努力がなされてきました。

（著者は北京宇宙船総合設計部の宇宙船熱制御設計者であり、第10回全国科学普及解説コンテストで最優秀賞を受賞した人物です）